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      斯坦利·福爾科 (1934—2018)

      2018-08-15 01:19:20編譯胡德良
      世界科學(xué) 2018年8期
      關(guān)鍵詞:科赫斯坦利福爾

      編譯 胡德良

      斯坦利·福爾科是發(fā)現(xiàn)細(xì)菌致病原理的微生物獵人,他獲得了2008年度拉斯克醫(yī)學(xué)科學(xué)特別成就獎。

      斯坦利·福爾科Stanley Falkow

      斯坦利·福爾科(Stanley Falkow)發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌引起疾病的分子機(jī)制以及如何消除細(xì)菌致病的因素。2018年5月5日,福爾科逝世。

      20世紀(jì)50年代后期,福爾科開始自己的職業(yè)生涯,當(dāng)時剛剛了解到DNA是構(gòu)成生命的材料,細(xì)菌被認(rèn)為是適合用來研究DNA的典型體系。到20世紀(jì)60年代,福爾科研究出該如何提取和隔離細(xì)菌DNA的染色體外包(現(xiàn)在叫質(zhì)粒),而且他發(fā)現(xiàn)了這種染色體外包可以將信息從一種微生物傳遞到另一種微生物。這表明細(xì)菌可以獲得依靠新食物來源而生存的能力,或者說可以獲得對抗生素耐藥的能力。

      福爾科觀察出一種不祥的預(yù)兆:即使是無害細(xì)菌也可以成為病原體抗性基因的來源。他明白這對于公共衛(wèi)生來說具有重大意義,于是對多重耐藥細(xì)菌的出現(xiàn)進(jìn)行了預(yù)測,并發(fā)起反對過度使用抗生素的宣傳活動。他發(fā)現(xiàn)了抗生素耐藥性的分子性質(zhì),這一發(fā)現(xiàn)為他贏得了2008年度拉斯克醫(yī)學(xué)科學(xué)特別成就獎(美國最具聲望的生物醫(yī)學(xué)獎)。

      在福爾科的職業(yè)生涯中,貫穿始終的問題是:什么是病原體?是什么使得一些微生物成為致病原?為什么其他微生物是無害的、甚至是有益的呢?他進(jìn)行了假設(shè):對于專門的“毒力因子”,細(xì)菌都擁有基因編碼,這些毒力因子是可轉(zhuǎn)移的分子,相當(dāng)于動植物的毒爪、毒牙、毒液、毒毛和偽裝手段,使致病菌能夠在極端環(huán)境下進(jìn)行攻擊、隱身和生存。他用一生的時間來識別這些基因和分子。例如,他發(fā)現(xiàn)一些細(xì)菌利用分子來裝飾自身表面,目的是粘在宿主細(xì)胞上,甚至欺騙宿主允許細(xì)菌入侵。

      1934年1月24日,正值大蕭條的高峰期,福爾科出生于紐約州奧爾巴尼市一個猶太移民的家庭里。11歲那年,他在當(dāng)?shù)貓D書館發(fā)現(xiàn)了保羅·德克魯伊夫(Paul de Kruif)撰寫的《微生物獵人》。該書描述了微生物學(xué)領(lǐng)域一些重要人物的性格和冒險經(jīng)歷。福爾科聚精會神地閱讀了這本書,對顯微鏡產(chǎn)生了濃厚的興趣,并決定做一個微生物獵人。1961年,他從布朗大學(xué)獲得博士學(xué)位。

      福爾科對顯微鏡的喜愛貫穿了他職業(yè)生涯的始終。20世紀(jì)70年代他利用電子顯微技術(shù)觀察到了抗性基因。20世紀(jì)80年代,在蒙大拿州落基山實驗室和加州斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院,他制作了耶爾森氏菌和沙門氏菌侵入腸道的顯微照片。當(dāng)時,他在斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院擔(dān)任微生物學(xué)及免疫學(xué)系主任。福爾科是第一個用視頻顯微鏡制作電影的人。通過在細(xì)胞表面造成實實在在的細(xì)胞骨架和細(xì)胞膜斑點,他向人們展示了沙門氏菌是如何侵入腸道上皮細(xì)胞的。

      福爾科心目中的另一名英雄人物是羅伯特·科赫(Robert Koch)。19世紀(jì)80年代,科赫創(chuàng)建了一套指導(dǎo)原則(科赫假設(shè)),以確定某種微生物在何種情況下會造成感染。20世紀(jì)80年代,福爾科對科赫假設(shè)進(jìn)行了擴(kuò)展,開創(chuàng)了“分子層面的科赫假設(shè)”。這些假設(shè)描述了如何在分子層面上定義毒性,如通過對特定的基因進(jìn)行滅活處理,使一種微生物變得無害;或?qū)⒁环N基因轉(zhuǎn)移,使其黏附或侵入無害細(xì)菌中,以提高細(xì)菌與宿主細(xì)胞相互作用的能力。他的實驗室闡明了許多細(xì)菌(甚至包含酵母菌在內(nèi))的致病機(jī)制。

      福爾科認(rèn)識到這些細(xì)菌的致病方式并不僅僅是引起疾病那么簡單,而是能夠微妙地操縱宿主細(xì)胞。隨著時間的推移,福爾科跟他的細(xì)菌獵物成為最好的朋友,他越來越多地談及在我們體表和體內(nèi)生活的細(xì)菌及其潛在的有益特性,并預(yù)見了人類需要對人類微生物群進(jìn)行研究。

      盡管福爾科很有名氣,但他經(jīng)常說最偉大的成就是他的學(xué)生取得的。他對學(xué)生有很強(qiáng)的感染力,有120多位科學(xué)家在福爾科的實驗室接受過培訓(xùn),其中包括一些當(dāng)今最為著名的微生物學(xué)家。盡管身患疾病,但是福爾科在去世前不久仍然進(jìn)行教學(xué)工作,通過視頻電話參與課堂討論和實驗室會議。

      對于實用主義科學(xué)家來說,福爾科的觀察結(jié)果為他們提供了技術(shù)框架,借此他們可以確定疫苗的潛在目標(biāo)、疾病的確診方法,可以通過分子流行病學(xué)去辨別和跟蹤病原體的進(jìn)化。對于純粹的生物學(xué)家來說,福爾科的觀察研究有助于理解致病微生物和共生微生物的自然史。對于我們來說,他留下了大量的故事和范例,充分顯示了他慷慨相助的精神。

      資料來源 Nature

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